Principios de análisis instrumental

314 Capítulo 13 Introducción a la espectrometría por absorción molecular ultravioleta-visible ((( Los espectrofotómetros completos basados en los detectores en serie para usos generales tienen un precio en el comercio que varía de 5000 a 10 000 dólares e incluso más. Varias compañías que fabrican instrumentos combinan los sistemas de detectores en serie con ondas de fibra óptica que transporta luz hacia la muestra y desde ella. 130.3 Algunos instrumentos tipicos En las secciones siguientes se describen algunos fotómetros y espectrofotómetros característicos. Se hizo una selección para ilustrar la gran variedad de diseños que existe. Fotómetros Los fotómetros constituyen una herramienta sencilla y relativa– mente barata para medir la absorción. Los fotómetro s de filtros son a menudo más convenientes, sencillos y fáciles de mantener y de utilizar que los espectrofotómetros más complejos. Además, es característico de los fotómetros su elevado rendimiento energético y, por tanto, la buena relación señal-ruido, incluso con transduc– tores y circuitos relativamente sencillos y baratos. Los fotómetros de filtro son muy útiles, en particular en los instrumentos portáti– les diseñados para uso de campo o para medir las absorbancias de corrientes que fluyen. Estos fotómetros también se utilizan en las determinaciones cuantitativas de los laboratorios clínicos. Fotómetros para la región visible. En la figura 13.16 se pre– senta el esquema de dos fotómetros para la región visible o colorí– metros. La figura superior ilustra un instrumento de haz sencillo y lectura directa formado por una lámpara de fliamento de tungs– teno o un diodo emisor de luz como fuente, una lente para pro- porcionar un haz de luz paralelo, un filtro y un transductor de fotodiodos. La corriente que produce el fotodiodo se procesa con equipo electrónico o mediante una computadora para que dé una lectura directa de la absorbancia (vea la fotografía) o bien, en algunos casos, la transmitancia. En casi todos los instrumentos, la corriente residual (O% T) se obtiene al bloquear el haz luminoso mediante un obturador. El !OO%T (O A) se ajusta con un disol– vente o un blanco reactivo en la trayectoria de la luz. En algunos instrumentos, el ajuste O A se efectúa cambiando el voltaje apli– cado a la lámpara. En otros, se modifica el tamaño de la abertura del diafragma localizado en la trayectoria de la luz. Entonces, se inserta la muestra en dicha trayectoria. La mayor parte de los colorímetros modernos almacenan la señal de los fotodiodos para tener la referencia (proporcional a P 0 ) y calculan la relación de esta señal con la señal de los fotodiodos de la muestra (proporcio– nal a la potencia radiante P) . Para calcular la absorbancia se utiliza el logaritmo de la razón de estas señales (ecuación 13.3). En la figura 13.17 se muestra un fotómetro moderno con dio– dos. En algunos instrumentos, la longitud de onda se modifica en forma automática al cambiar el diodo emisor de luz (LED) o el flitro. Algunos instrumentos trabajan sólo a una longitud de onda fija. La calibración se efectúa mediante dos o más patrones. El instrumento que se muestra es del diseño de longitud de onda fija con ancho de banda de 15 nm. Se encuentran también equipos que funcionan a longitudes de onda de 420, 450, 476, 500, 550, 600 y 650 nm. La figura 13.16b es el esquema de un fotómetro de doble haz que se usa para medir la absorbancia de una muestra en una corriente que fluye . En este caso, el haz de luz se divide mediante fibra óptica de dos ramas, es decir, está bifurcada. Esta fibra óptica transmite casi 50% de la radiación que choca contra ella en la Filtro rn ~ ~--~--~!cel-das~~· ----- Lente Lámpara Diafragma Fotodiodos ~ Lámpara n -.::rn U. LJU c_____ ____J Procesamiento de datos y salida '--------' Procesamiento de datos y salida FIGURA 13.16 a) Fotómetro de un solo haz y b) fotómetro de doble haz para análisis de flujo . En el primer sistema, la celda de referencia se coloca primero en La trayectoria de la luz y luego se reemplaza por la celda que contiene la muestra. En el sistema de doble haz b) hay fibra óptica que divide el haz en dos ramas. Una pasa por la celda de la muestra y la otra por la celda de referencia. Se utilizan dos fotodiodos emparejados en esta configuración de doble haz en el espacio.